Question

CO₂可转化成有机物实现碳循环．

（1）在体积为1L的密闭容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂，一定条件下发生反应：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0mol?L^-1，测得CO₂和CH₃OH（g）的浓度随时间变化如图1所示．
①从0min到10min，v（H₂）=

 

mol?（L?min）^-1．
②能说明上述反应达到平衡状态的是

 

（选填编号）．
A．反应中CO₂与CH₃OH的物质的量浓度之比为1：1（即图中交叉点）
B．容器内气体的压强不随时间的变化而变化
C．单位时间内每消耗3mol H₂，同时生成1mol H₂O
D．CO₂的体积分数在混合气体中保持不变
③下列措施中能使n （CH₃OH）/n （CO₂）增大的是

 

（选填编号）．
A．将H₂O（g）从体系中分离B．恒温恒容充入He
C．恒温恒压充入He    D．恒温恒容再充入1mol CO₂和3mol H₂
（2）据报道，一定条件下由二氧化碳和氢气合成二甲醚已成为现实．2CO₂（g）+6H₂（g）

催化剂

CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）在一定压强下，测得反应的实验数据如下表．

温度/k CO2转化率%	500	600	700	800
1.5	45	33	20	12
2.0	60	43	28	15
3.0	83	62	37	22

分析表中数据回答下列问题：
①反应的温度升高，K值

 

（填“增大”、“减小”或“不变”）．
②提高氢碳比[n（H₂）/n（CO₂）]，K值

 

（填“增大”、“减小”或“不变”）．
（3）800℃时，C（s）+CO₂（g）?2CO（g）的平衡常数K=1.64，相同条件下测得c（CO）=0.20mol?L^-1、c（CO₂）=0.05mol?L^-1，此时反应向

 

（填“正”或“逆”）方向进行．
（4）在密闭容器中通入1mol H₂和1mol CO₂发生H₂（g）+CO₂（g）?CO（g）+H₂O（g）△H＞0反应，当反应达到平衡后，在其他条件不变时，若升高温度，请在图2中画出正（v_正）、逆（v_逆）反应速率随时间t变化的示意图．

Answer 1

分析：（1）①由图象可知v（CO₂），根据反应速率之比等于化学计量数之比计算氢气的反应速率；
②A．反应中CO₂与CH₃OH的物质的量浓度之比为1：1（即图中交叉点），浓度相等而不是不变；
B．容器内气体的压强不随时间的变化而变化，说明正逆反应速率相等；
C．单位时间内每消耗3mol H₂，同时生成1mol H₂O，从反应开始到平衡始终相等，故不一定平衡；
D．CO₂的体积分数在混合气体中保持不变，说明正逆反应速率相等；
③为使甲醇与二氧化碳的物质的量比值增大，应使平衡向正反应方向移动，或增加甲醇的物质的量；
（2）①任一组数据温度升高二氧化碳的转化率再减小，正反应为放热反应，温度越高K值越小；
②提高氢碳比[n（H₂）/n（CO₂）]，温度未变，K值不变；
（3）比较浓度商与平衡常数之间的大小关系；
（4）当反应达到平衡后，在其他条件不变时，若升高温度，正逆反应速率都变大，正反应变化的幅度更大．

解答：解：（1）①由图象可知v（CO₂）=

0.75mol/L

10min

=0.075mol/（L?min），根据反应速率之比等于化学计量数之比可知v（H₂）=3v（CO₂）=3×0.075mol/（L?min）=0.225 mol/（L?min），故答案为：0.225 mol/L?min；
②A．反应中CO₂与CH₃OH的物质的量浓度之比为1：1（即图中交叉点），浓度相等而不是不变，故不选；
B．容器内气体的压强不随时间的变化而变化，说明正逆反应速率相等，说明已达平衡状态，故选；
C．单位时间内每消耗3mol H₂，同时生成1mol H₂O，从反应开始到平衡始终相等，故不一定平衡，故不选；
D．CO₂的体积分数在混合气体中保持不变，说明正逆反应速率相等，达平衡状态，故选；
故答案为：BD；
③使n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，应采取措施，使平衡向正反应移动，但不能只增大二氧化碳或降低甲醇的量，
A．将H₂O（g）从体系中分离，平衡向正反应移动，n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，故A正确；
B．恒温恒容充入He，使体系压强增大，容器的容积不变，反应混合物的浓度不变，平衡不移动，n（CH₃OH）/n（CO₂）不变，故B错误；
C．恒温恒压充入He，体积增大，相当于减小压强，平衡逆向移动比值减小，故C错误；
D．再充入1mol CO₂和3mol H₂，等效为增大压强，平衡向正反应移动，n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，故D正确；
故答案为：AD；
（2）①任一组数据温度升高二氧化碳的转化率再减小，正反应为放热反应，温度越高K值越小，故答案为：越小；
②提高氢碳比[n（H₂）/n（CO₂）]，温度未变，K值不变，故答案为：不变； 
（3）Qc=

0．22

0.05

=0.8＜1.64=K，所以平衡正向移动，故答案为：正；     
（4）当反应达到平衡后，在其他条件不变时，若升高温度，正逆反应速率都变大，正反应变化的幅度更大，故答案为：．

点评：本题考查化学平衡的有关计算，本题难度不大，做题时注意平衡常数的计算和应用．